(57)【要約】      （修正有）【課題】  イオン放射によって駆動することができる回転動力装置を提供する。【解決手段】  軸受け部により回転可能に支持されたローター１２と、ローター１２の外周又は内周に配置されるステーター１４とを有しており、回転円周に対して交差する傾斜面１７をローター１２の回転周面に形成し、上記とほぼ同様の傾斜をとる傾斜面２１をローター１２の傾斜面１７と同様の間隔にて、ステーター１４の周面に形成し、ローター１２周面とステーター２１周面には、導電性材料から成る導電部１８、２２を、周方向に連続して形成するとともに、ローター１２の傾斜面１７における導電部１８の外表面を絶縁部１９によって覆い、ローター周面の導電部１８に通じる、導電帯２４をローター１２の回転面に設け、イオン発生装置２５に接続され、ローター１２の導電帯２４に対してイオンを放射するイオン出力部３４をローター１２に近接して配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受け部により回転可能に支持されたローターと、ローターの外周又は内周に配置されるステーターとを有し、回転半径が内外方向に変化することにより、回転円周に対して交差する、傾斜面を複数箇所、同じ傾斜方向をもって、所定の間隔にて、ローターの回転周面に形成し、また、上記とほぼ同様の構成をとる、傾斜面を複数箇所、ローターの傾斜面と同様の間隔にて、ステーターの周面に形成し、ローター周面とステーター周面との間に適切な間隔を保ち、傾斜面を有するローター周面とステーター周面には、導電性材料からなる導電部を、周方向に連続して形成するとともに、ローターの傾斜面における導電部の外表面を、絶縁性材料からなる絶縁部によって覆い、ローター周面の導電部に通じる、導電性材料からなる導電帯をローターの回転面に設け、イオン発生装置に接続され、ローターの導電帯に対してイオンを放射するイオン出力部をローターに近接して配置した構成を有する回転動力装置。
【請求項２】
傾斜面は、ローターの回転方向前方において回転半径が内方向に変化し、かつローターの回転方向後方において回転半径が外方向に変化する、傾斜方向を有している請求項１記載の回転動力装置。
【請求項３】
イオン出力部は、イオン発生装置の出力端子に接続され、ローター周面の導電部は、
イオン発生装置のアース端子に接続されている請求項１記載の回転動力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受け部により回転可能に支持されたローターと、ローターの外周又は内周に配置されるステーターとを有し、イオン放射により駆動される、新規な回転動力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイナスイオン発生装置を使用して、空気中に浮遊している例えば煙草の煙などを吸引する上で効果を発揮する空気清浄機がある。本発明者は、その開発に従事してきたものであるが、その過程において、導電性材料からなる板に向けてイオンを放射し、かつその板を紙で覆うと、その紙に吸着力が発生する、という顕著な現象を認め、その後この現象に着目し、その原因や用途を考究してきた。
【０００３】
マイナスイオン発生装置を使用する空気清浄機では、マイナスイオンを導電性材料からなる板に向けて放射する一方、導電性材料からなる板はアースに接続する構成を取る。導電性材料からなる板を絶縁性材料からなる紙で覆うと、その紙の表面には煙草の煙などの微細な粉塵が吸引されて付着する現象が見られ、従って、紙はあたかも粉塵を捕捉するためのフィルターのような作用をすることになる。このことから、イオン放射を受けている紙には何らかの吸引力が備わっていることが分かる。
【０００４】
そこで、本発明者は、イオン放射を受けている紙に、粉塵を吸着させる何らかの作用力が備わるための条件として、イオン放射を受けている必要があるのか、或いは導電性材料からなる板がイオン放射を受けていてその板に紙が接触していても良いのか、等々様々な状況について検討を行った。その結果、イオン放射を受けている導電性材料からなる板と電気的に通じている導電性材料に紙を貼り付けた場合でも、紙を通して導電性材料からなる板にイオン放射を行った場合と同様に、紙に作用力の生じていることを確認する結果となった。
【０００５】
これまで、電力を動力源として使用する回転装置として知られているのは、電動機即ち電気モーターのみである。しかし、上記の現象を利用すれば、イオンの放射により、ローターを回転させることができる回転装置を提供できる可能性がある。すなわち、紙に生じている吸引力を制御することにより、回転力を得ることができると考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような状況からなされたもので、その課題は、イオン放射によって駆動することができる回転動力装置を提供することである。また、本発明の他の課題は、イオン放射を受けている導電体を覆う絶縁性材料に発生する作用力を利用した、回転動力装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するため、本発明は、軸受け部により回転可能に支持されたローターと、ローターの外周又は内周に配置されるステーターとを有し、回転半径が内外方向に変化することにより、回転円周に対して交差する、傾斜面を複数箇所、同じ傾斜方向をもって、所定の間隔にて、ローターの回転周面に形成し、また、上記とほぼ同様の構成をと
る、傾斜面を複数箇所、ローターの傾斜面と同様の間隔にて、ステーターの周面に形成
し、ローター周面とステーター周面との間に適切な間隔を保ち、傾斜面を有するローター周面とステーター周面には、導電性材料からなる導電部を、周方向に連続して形成するとともに、ローターの傾斜面における導電部の表面を、絶縁性材料からなる絶縁部によって覆い、ローター周面の導電部に通じる、導電性材料からなる導電帯をローターの回転面に設け、イオン発生装置に接続され、ローターの導電帯に対してイオンを放射するイオン出力部をローターに近接して配置するという手段を講じたものである。
【０００８】
本発明の回転動力装置は、ローターと、ステーターとを有する。ローターは、軸受け部に回転可能に支持されている必要があるが、軸受け部としては軸と軸受からなるもの、或いは、ローターを軸受に直接的に支持するもの、など任意の構成を取ることができる。即ち、軸受け部の具体的構成は、公知の軸受け技術の中から選択できる事項である。また、ステーターは、ローターに対して固定側となる部分であり、ローターの外周か、または内周に配置される。後述する例ではローターを内側に、ステーターは、ローターを取り囲んだ構成としているが、それとは逆に内側をステーターとし、外側をローターとする構成を取り得ることは当然である。
【０００９】
ローターの回転周面には、回転半径が内外方向に大小変化することにより、回転円周に対して交差する、傾斜面を形成する。この傾斜面は、複数箇所、同じ傾斜方向をもって、かつ所定の間隔にて設けるものとする。また、ステーターの周面にも、上記ローターの傾斜面とほぼ同様の構成をとる傾斜面を、複数箇所、ローターの傾斜面と同様の間隔にて、形成する。
【００１０】
ローター周面及びステーター周面の各傾斜面は、ともに同じ傾斜方向を持っていることにより、ローターが回転する過程において、その傾斜面はステーターの傾斜面と平行の位置関係を取ることになる。そして、この位置関係を取るときに、ローターとステーターの両傾斜面が最も接近して、絶縁性材料よりなる絶縁部に生じる作用力が最大になり、その前後においては、作用力が最大の位置へ向かい、また、最大の位置から減少方向へ向かう力の変化により、回転力が発生するものと理解される。しかしこの理解が正しいかどうかについては未確認である。傾斜面は、ローターの回転方向前方において回転半径が内方に変化し、かつローターの回転方向後方において回転半径が外方に変化する、傾斜方向を有している形態を取ることが望まれる。ローター周面及びステーター周面の各傾斜面の傾斜角度は、任意に設定可能であり、その傾斜角度は回転力と関係する。
【００１１】
ローター周面とステーター周面との間には、適切な間隔を保つものとする。この間隔は狭い方が回転力発生のための効率上は好ましいけれども、狭すぎれば精度を要求される度合いが強まり、広すぎれば回転効率を低下させることになる。また、ローター周面とステーター周面との間隔は、ローターとステーターの傾斜面と関係があると考えられる。
【００１２】
傾斜面を有するローター周面とステーター周面には、導電性材料からなる導電部を、周方向に連続して形成し、かつまた、ローターの傾斜面における導電部の表面を、絶縁性材料からなる絶縁部によって覆うものとする。導電部は、後述するイオン放射を取り入れる部分であり、絶縁部は、イオン放射を取り入れた導電部を覆って作用力を発生する部分である。導電部は、銅、アルミニウム、真鍮等の金属或いは、カーボンを含む導電性の樹脂その他の物質が適する。他方、絶縁部は、パルプより成る紙類、絶縁性の木材或いは樹脂が適している。
【００１３】
ローター周面の導電部は、ローターの回転面に設けた導電性材料からなる導電帯に接続されている。導電帯は、本発明装置における電力の取り入れ手段であり、ローターの回転面にイオン発生装置から放射されたイオンを受け入れられるように露出して設けられる。この導電帯の導電性材料は、導電部の導電性材料と同じで良い。回転面という場合、ローターの回転軸と直交する側面及び回転方向の周面を意味する。すなわち、回転するローターのイオンを受け入れられる部位であれば良く、後で説明するような側面に限定される訳ではない。
【００１４】
このようなローターの導電帯に対して、別に用意されたイオン発生装置に接続され、ローターの導電帯に対してイオンを放射する、イオン出力部をローターに近接して配置するものとする。イオン出力部は、イオン発生装置の出力端子に接続され、イオン発生装置のアース端子は、ステーター周面の導電部に接続される構成を取る。この電気回路構成は、効率的に、また、安全上からも好ましい態様である。なお、イオン発生装置については、特に言及しないが、できればより高いマイナスイオン出力を得られる装置の方がより良い結果をもたらすと考えて良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記のように構成されかつ作用するものであるから、イオン放射によって駆動し、ローターを回転させることができる回転動力装置をするという効果を奏する。また、本発明によれば、イオン放射を受けている導電体を覆う、絶縁性材料に発生する吸引力を利用した回転動力装置が実現するので、従来の電動機のように磁気の発生を伴わない、新規な電動の回転動力源を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図示の実施形態を参照して、本発明の回転動力装置１０について、より詳細に説明する。例示している回転動力装置１０は、軸受け部１１により回転可能に支持されたローター１２と、ローター１２の外周に配置され、基盤１３に固定されたステーター１４とを有している。ローター１２は円筒形であり、また、ステーター１４も、ローター１２外周全周を連続して取り囲む円筒形である。例示の場合の材質は、ローター１２、ステーター１４とも木製としたが、プラスチック製、又は金属製その他任意のもので良い。図１、図２参照。なお、ローター１２の回転軸に直交する側面には、絶縁性プラスチック材料より成る部材を組み合わせている。
【００１７】
軸受け部１１は、基盤１３に固定した中心軸１５と、それに嵌め合わせた軸受１６とからなり、中心軸１５は基盤１３に設立されており、軸受１６はローター１２の中心部の上下に設けられている。例示の場合、中心軸１１は、その上端を固定しない片持ち式に表してある。しかしこれは便宜上のことであり、中心軸１１の両端を両持ち式に固定し得る点は、いうまでもないことである。図３、図４参照。
【００１８】
ローター１２の外周面には、回転半径が内外方向に大小変化することにより、回転円周に対して交差する傾斜面１７を複数箇所、同じ傾斜方向をもって、かつ所定の間隔にて、形成している。例示の場合、傾斜面１７は、ローター１２の回転方向前方において回転半径が内方向に変化し、かつローター１２の回転方向後方において回転半径が外方向に変化する、傾斜方向を有している。
【００１９】
上記の傾斜面１７を有するローター周面には、導電性材料からなる導電部１８を、周方向に連続して形成する（図５）。そしてまた、ローター１２の傾斜面１７における導電部の表面を、絶縁性材料からなる絶縁部１９を貼り付けることによって覆うものである。例示している導電部１８は銅合金製であり、絶縁部１９はケント紙製である。
【００２０】
ステーター１４がローター１２の外側に位置する例示の場合、ステーター１４の内周面には、回転半径が内外方向へ大小変化することにより、回転円周に対して交差する、傾斜面２１を複数箇所、同じ傾斜方向をもって、かつ所定の間隔にて、形成している。図示の例の場合、傾斜面２１は、ステーター１４の回転方向前方において回転半径が内方向に変化し、かつステーター１４の回転方向後方において回転半径が外方向に変化する、傾斜方向を有している。
【００２１】
傾斜面２１を有するローター周面には、導電性材料からなる導電部２２を、周方向に連続して形成する。そしてまた、ステーター１４の傾斜面２１における導電部の表面を、絶縁性材料からなる絶縁部２３を貼り付けることによって覆うものである。ローター１２の場合と同様に、ステーター１４の導電部２２も銅合金製であり、絶縁部２３もケント紙製である。
【００２２】
ローター１２の周面の傾斜面１７と、ステーター１４の周面の傾斜面２１とは、軸１５を中心とする円周３６０度を等分して得られる中心角を持っており、従って夫々均等に同数箇所設けられている。ローター１２の周面の傾斜面１７と、ステーター１４の周面の傾斜面２１との間は、一定の間隔Ｓに形成され、ローター１２の最外周とステーター１４の最内周との間には、適切な間隙ｇを保つ（図６)。なお、ローター半径１００ミリの場合に間隙ｇを２ミリとして所期の目的を達しているが、これより小さい時はもちろん、３〜５ミリでも回転することを確認している。また、例示のケースでは、ローター１２の傾斜面１７の前端と立ち上がり壁のなす角度Ａを、直角をやや越える鈍角９５度に設定し、ステーター１４の傾斜面２１の前端と立ち下がり壁のなす角度Ｂを直角に形成した。これらの角度Ａ、Ｂにより、ローター１２の回転に変化が見られるけれどもその意義はまだ不明である。
【００２３】
前記の、ローター１２の導電部１８は、ローター１２の回転面に設けた導電性材料からなる導電帯２４に接続されている。導電帯２４は、本発明装置１０における電力の取り入れ手段として、ローター１２の回転面にイオン発生装置２５から放射されたイオンを受け入れられるように露出して設けられている。この導電帯２４の導電性材料は、導電部１８の導電性材料と同じである。２６は通電口で、ステーター１４の周面に開口し、イオン発生装置２５のアース端子に接続した配線の先端をステーター１４の導電部２２に接続する箇所である。
【００２４】
イオン発生装置２５は各種のタイプの装置を使用することができる。図７にはその一例を示しており、例えば１２Ｖの直流電源２７から供給された電流の電圧を昇圧するポンピング回路２８と、昇圧した電圧を１００Ｖ程度に昇圧する前段トランス２９と、さらに電圧を１０００Ｖ程度に昇圧する後段トランス３１と、その出力の電圧を１００００Ｖのレベルにまで昇圧する逓倍回路３２と、を有している。また、より一般的なイオン発生装置２５としては、例えば１２Ｖの直流電源の電圧をパルス化するパルス発生回路、パルス化電流を１００Ｖ程度に一次昇圧する前段トランス、昇圧電流を低周波パルス電流に変換する低周波パルス発生回路、そのパルス電流を数千ボルトに昇圧する後段トランス、によって構成することができる。
【００２５】
このようなイオン発生装置２５の端子の一方より、配線３３を介してイオン出力部３４を引き出し、ローター１２に近接して配置する。また、他方の極性の端子より、配線３５を引き出し、ステーター１４の周面に開口した通電口２６を経て、導電部２２に接続するものである。イオン出力部３４を、ローター１２の回転面にある導電帯２４に向けて設置し、イオン発生装置２５を作動させると、イオン出力部３４からマイナスイオンが導電帯２４に向かって飛翔し、その作用はローター１２の導電部１８に瞬時に伝わり、それに接している絶縁部１９に吸引力を発生させることになる。その結果、ローター１２の絶縁部１９とステーター１４の絶縁部２３との間で相互作用が生じ、その作用力に部分的強弱変化を伴うので、ローター１２に回転が生じる。
【００２６】
本発明の例示した構成を有する装置１０は、前記のとおり半径１００ミリのローター
１２のもので、重量は３００グラムであり、外周面に１６箇所の導電部１８と、同じく１６箇所の絶縁部１９を有するものである。これに対して、直流１２Ｖを電源とするイオン発生装置２５を用いて、約１００００Ｖのマイナスイオンをイオン出力部３４よりローター１２の導電部１８に放射したところ、ローター１２は、平均５００ＲＰＭで滑らかに回転した。この実験結果は、何度繰り返しても同じであり、その意味で安定した作動を得ることができたといって良いと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の回転動力装置は、イオン放射によって回転力を生じるものであり、従って、従来の電気モーターでは不可避の磁力を全く伴わない特性があり、磁力を避ける必要性のある危機の動力源として有用である。ゆえに、医療機器全般や測定機器等の分野における回転動力源として利用し得る可能性がある。また、一定の回転出力を得るために従来の電動機に比較して省電力で済む可能性があり、発電及び代替エネルギー分野においても利用し得る可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る回転動力装置の一例を示す斜視図。
【図２】図１のものを分解して示す斜視図。
【図３】図１のものの平面図。
【図４】図１のものの断面図。
【図５】ローターと、ステーターの要部を拡大して示す断面図。
【図６】ローターと、ステーターの関係を示す断面説明図。
【図７】本発明に係る回転動力装置の一例を示す全体説明図。
【符号の説明】
【００２９】
１０  回転動力装置
１１  軸受け部
１２  ローター
１４  ステーター
１５  軸
１６  軸受
１７  ローターの傾斜面
１８  導電部
１９  絶縁部
２１  ステーターの傾斜面
２２  導電部
２３  絶縁部
２４  導電帯
２５  イオン発生装置
２６  通電口
２７  電源
３２  逓倍回路
３３、３５  配線
３４  イオン出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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